鈦合金管路系統在我國艦船通海管路獲得了成功的應用

鈦合金因具有密度低、比強度高、優良的耐蝕性、韌性好、形狀記憶、可焊、中溫性能好、無磁等優點，在航空、航天、艦船及海洋工程等軍用及民用領域應用廣泛。由于鈦合金對海水具有很強的抗蝕性和很高的比強度，是一種理想的艦船管路系統材料。各國對鈦合金在艦船上的應用研究十分重視，并在艦船管路系統中大量采用鈦合金，以提高艦船設備運行的可靠性和使用壽命，從而提高艦船的技術、戰術性能。

鈦合金由于具有優異的性能，特別適用于工作介質為高壓、高流速、動海水的通海管路系統和動力裝置排氣管路系統。用鈦合金制造艦船的管路及附件（包括管子、彎頭、三通、閥門等），不但可以減少艦船管路系統管子的直徑和壁厚，而且可以減輕重量。根據鈦合金管和其他船用耐蝕材料管材的全壽期費用可以看出：銅合金管道的平均服役期限為10年，而鈦合金的服役期限為3O年。如果按30年計算，則銅合金管材需要更換2次，全壽命內銅合金管材投入的材料費是鈦合金管材的近3倍，還沒有把檢修和更換期間所引起的損失費用考慮進去，包括設備加工費、運輸費、安裝費，以及由于設備更換而導致艦船在役時間的縮短等。美、俄等國早在上世紀60年代初就已開始用鈦合金逐步代替銅合金、不銹鋼等常規耐海水腐蝕材料，應用范圍包括海水冷卻系統、消防系統、熱交換器設備、管系、噴水推進裝置等。俄羅斯核潛艇二回路和通海管系已全部采用鈦合金制造，僅二回路系統減重效果達到40%以上，且服役期限達到了與艇體同壽命，實現了全壽命周期的低成本。

鈦合金管分為無縫管和焊接管。鈦合金在高溫下容易吸氧和吸氫，熔煉需要在真空環境中進行。當合金元素含量較高時，為保證成分均勻，熔煉次數一般不低于三次。鈦合金鑄錠一般要經過切除冒口和扒皮之后才能進行后續的開坯鍛造工序，這導致材料存在一定量的損失，鑄錠熔煉工序的材料收得率約為80%～95%。

鈦合金屬于難變形材料，成形工藝窗口窄，且微觀組織對工藝參數特別敏感，而微觀組織形貌又直接決定了鈦合金管件的機械性能。鑄錠開坯鍛造和方坯改鍛階段一般要進行5～10火次鍛造，嚴格控制每火次變形溫度、變形量和應變速率，以達到破碎粗大魏氏組織、細化晶粒和調控性能的目的。目前，單火次鍛造費用約為5～10元/kg。在鍛造過程中邊角部位容易開裂，要對開裂部位進行切除打磨處理，另外還會出現表面氧化形成氧化皮。這些因素都會導致材料損失，在開坯鍛造和方坯改鍛環節材料的收得率約為75%～85%。

鈦合金管路系統在全壽命周期內的經濟性具有顯著的優勢，鈦合金管路系統在國外艦船通海管路和排煙管路等管路系統中獲得了成功的應用，這為我國造船及海洋工程選用鈦合金提供了更大的空間。